纤维高性能混凝土力学及耐久性能

结合某隧道工程跨海区间衬砌结构混凝土所处环境类别和作用等级,对不同纤维长度的聚丙烯纤维混凝土抗压性能及抗氯离子侵蚀耐久性能开展对比试验研究,提出掺加聚丙烯纤维的高性能混凝土方案,针对该方案配合比开展了轴心抗压试验、轴心抗拉试验、抗渗试验及干缩试验。结果表明:在早龄期(3~7 d),纤维混凝土的抗压强度略低于基准组抗压强度,而在后期(7~90 d),纤维混凝土抗压强度逐渐超过基准组抗压强度;28 d龄期混凝土抗压强度随纤维掺量的增加呈现增长的趋势;另外,当纤维掺量在1.5%以内时,随着纤维掺量的增加,28 d和90 d氯离子扩散系数皆随纤维掺量的增加而增加;纤维长度为6 mm的混凝土氯离子扩散系数略大于纤维长度为12 mm的混凝土氯离子扩散系数。     

引气混凝土的抗碳化性能研究

分别研究了不同浆骨比、含气量和水胶比情况下,掺入粉煤灰后高耐久性混凝土的抗碳化性能和抗氯离子渗透性能。研究结果表明:碳化深度随粉煤灰掺量的增加而增大;氯离子扩散系数随粉煤灰掺量的增加而减小,当粉煤灰掺量超过一定掺量时氯离子扩散系数又随粉煤灰掺量的增加而增加。碳化深度、氯离子扩散系数随含气量增加而减小,而当含气量大于4%时,碳化深度、氯离子扩散系数又随含气量的增加而增大;碳化深度、氯离子扩散系数随浆骨比(32.5/67.5至37.5/62.5)的增大而增大;水胶比越小的抗碳化性能越好、氯离子扩散系数越小。     

粉煤灰对混凝土抗氯盐侵蚀性能的影响

利用电通量法、快速迁移法和压汞法试验分析了不同粉煤灰掺量(0、10%、20%、30%、40%)以及不同养护龄期(28、56、90 d)对强度为C55混凝土的电通量、氯离子扩散系数及孔结构的影响;研究了平均孔径与粉煤灰掺量、养护龄期的关系,并以平均孔径为中间变量,得到了氯离子扩散系数和粉煤灰掺量、养护龄期的关系式。研究表明,粉煤灰的掺入可以较好地改善混凝土的抗氯离子扩散性能,该效应在较长养护龄期的情况下尤为明显;对于强度为C55的混凝土,当粉煤灰掺量为30%时,混凝土抗氯盐侵蚀性能最好;粉煤灰的掺入可明显改善混凝土孔结构的分布,增加无害孔和少害孔所占的比例;减小平均孔径和最可几孔径,当粉煤灰掺量在30%时,混凝土具有更优的孔隙结构;氯离子扩散系数的实测值与计算值变化趋势基本相同。     

粉煤灰、矿渣粉对机制砂自密实混凝土氯离子扩散系数的影响

采用RCM试验方法研究了粉煤灰、矿渣粉对C40机制砂自密实混凝土氯离子扩散系数的影响。结果表明:粉煤灰单掺时,随混凝土中粉煤灰掺量的增加,自密实混凝土氯离子扩散系数先逐渐减小后增加,28d龄期时氯离子扩散系数最低值对应的粉煤灰掺量为30%,而56d龄期时氯离子扩散系数最低值对应的粉煤灰掺量为40%;矿渣粉单掺时,随着矿渣粉掺量的提高,自密实混凝土氯离子扩散系数逐渐降低,矿渣粉掺量大于40%时,氯离子扩散系数下降的趋势变小;粉煤灰、矿渣粉双掺的混凝土试件,复掺比例由0∶10变化到10∶0时,氯离子扩散系数呈先减后增的趋势,复合掺合料比为3:7的28d龄期自密实混凝土氯离子扩散系数最小,复合掺合料比为5∶5的56d龄期自密实混凝土氯离子扩散系数最小。     

长龄期粉煤灰混凝土氯离子扩散系数的试验研究

通过电导率法研究了水胶比、骨料含量、粉煤灰掺量和龄期对混凝土氯离子扩散系数的影响。测试结果表明,混凝土氯离子扩散系数随着水胶比的减小或骨料含量的增大而减小。粉煤灰的掺入显著增大了混凝土的抗氯离子渗透能力,最佳掺量为30%。从龄期的影响看,540 d内的混凝土氯离子扩散系数表现出显著减小的趋势,当龄期从540 d增加到1800 d时,混凝土氯离子扩散系数几乎维持不变。     

基于玄武岩纤维高性能混凝土耐久性试验研究及机理分析

通过在混凝土中双掺玄武岩纤维和粉煤灰,设计4种试验方案配制高性能混凝土,测试了纤维掺量改变混凝土抗碳化性能的法则,基于RCM法研究了碳化3 d、7d、14 d和28 d四个龄期条件下,氯离子扩散的变化规律.研究表明:掺加纤维会增强混凝土抗碳化能力,当纤维体积含量是1.6 kg/m3时,混凝土抗碳化能力最强;氯离子扩散系数随着混凝土养护时间的延长而变小,早期速度变小快,后期减小慢,其机理是碳化产生CaC03堆积在混凝土中,充填了混凝土的孔隙,使混凝土的耐久性能得到改善,为在工程中应用提供参考.     

Ⅱ级粉煤灰在高速公路工程C50及以上混凝土中的应用研究

针对云南地区配制C50及以上公路混凝土粉煤灰使用标准与地域性原材料供需的矛盾,进行Ⅰ、Ⅱ粉煤灰在C50、C55混凝土的工作性、力学性能和耐久性能研究。结果显示:与纯水泥混凝土相比,C50、C55混凝土中Ⅱ级粉煤灰掺入量在5%～20%范围内时,掺矿物掺合料的混凝土工作性能、抗氯离子渗透性能和早期抗开裂性得到了显著改善,且随矿物掺合料掺量的增加而提高。同掺量下的Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰对比发现,两者抗氯离子渗透性能评定等级、抗裂性能等级和抗冻等级一致,粉煤灰掺量在15%以内时,28d抗压强度相差较小。通过在建项目工程质量验证,使用Ⅱ级粉煤灰配置的C50及以上混凝土性能满足现行国家和行业标准的评定要求。     

粉煤灰高性能混凝土氯离子渗透性研究

通过试验研究不同强度等级C30、C45、C60粉煤灰高性能混凝土的氯离子扩散系数,分别研究不同粉煤灰品质(包括II、I级粉煤灰及10%、20%、30%、40%掺量)情况下粉煤灰高性能混凝土的氯离子扩散系数,并研究了I级粉煤灰掺量为15%不同强度等级引气混凝土的氯离子扩散系数。分析了粉煤灰品质及掺量对混凝土强度及氯离子扩散系数的影响,并与未掺粉煤灰的普通混凝土进行对比。最后根据试验数据回归了粉煤灰高性能混凝土抗压强度与氯离子扩散系数间的对应关系。     

铁尾矿微粉混凝土强度和氯离子扩散系数试验研究

研究铁尾矿微粉作为矿物掺合料以不同比例替代矿渣粉对混凝土氯离子扩散系数的影响,分别测试不同铁尾矿微粉掺量混凝土工作性能、抗压强度及氯离子扩散系数。研究结果表明,铁尾矿微粉可改善混凝土工作性能,使其坍落度210mm、扩展度500mm;在低熟料体系下,混凝土强度随铁尾矿微粉掺量增加而减小,铁尾矿微粉合理掺量为矿物掺合料的30%～50%;各龄期氯离子扩散系数随铁尾矿微粉掺量增加而增大,在低、高强混凝土中,铁尾矿微粉掺量分别为矿物掺合料的50%,30%以内,氯离子扩散系数较低;氯离子扩散系数与抗压强度相关性较强,抗压强度可较好反映混凝土抗氯离子渗透性能。     

粉煤灰和矿粉对C50自密实混凝土氯离子扩散系数的影响

采用自然浸泡法研究了矿物掺合料对C50自密实混凝土工作性能和抗氯离子渗透性能的影响,结果表明:对于单掺粉煤灰混凝土试件,氯离子扩散系数随粉煤灰含量的提高先减少后增加,28d龄期时粉煤灰含量为30％的试件氯离子扩散系数最低,而90d龄期时粉煤灰含量为40％的试件氯离子扩散系数最低;对于单掺矿粉混凝土试件,氯离子扩散系数随胶凝材料中矿粉含量的提高而降低,当矿粉含量由50％增加至60％时氯离子扩散系数降低的幅值并不明显;对于复掺混凝土试件,氯离子扩散系数随复合掺合料中粉煤灰含量的提高先减少后增大,28d龄期时粉煤灰含量为10％的混凝土氯离子扩散系数最低,而90d龄期时粉煤灰含量为20％的混凝土氯离子扩散系数最低.     

粉煤灰对喷射混凝土强度和渗透性的影响

试验采用扫描电子显微镜(SEM)对喷射混凝土微观结构进行分析,并采用RCM氯离子渗透法研究了粉煤灰对喷射混凝土抗氯离子渗透性能的影响,并对其抗压强度、劈裂抗拉强度进行研究。试验结果表明:随着粉煤灰掺量增大,喷射混凝土微观结构变得致密,强度和抗渗性显著提高。粉煤灰的最佳掺量为20%左右,超过此掺量喷射混凝土抗压强度降低,喷射混凝土强度和渗透性有较好的相关性。     

粉煤灰及沙漠砂对混凝土抗氯离子渗透性能影响

通过进行单掺粉煤灰、单掺沙漠砂、双掺粉煤灰和沙漠砂混凝土抗压强度、电通量和RCM试验,揭示沙漠砂替代率和粉煤灰掺量对沙漠砂混凝土抗氯离子渗透性能和抗压强度的影响规律,分析电通量和氯离子扩散系数的相关性。研究表明:单掺粉煤灰混凝土抗氯离子渗透性能随着粉煤灰掺量增加而增强;单掺沙漠砂混凝土抗氯离子渗透性能随着沙漠砂替代率增加呈先增强后减弱趋势,沙漠砂替代率60%时混凝土抗氯离子渗透性能最好;粉煤灰掺量30%、沙漠砂替代率60%时,双掺粉煤灰和沙漠砂混凝土抗氯离子渗透性能最好;电通量和氯离子扩散系数相关性良好。     

载荷作用后复掺高性能混凝土氯离子渗透性能

采用人工海洋气候模拟试验室,对经过三种等级载荷(50%、65%和80%强度极限(c)作用后的C60复掺高性能混凝土(15%粉煤灰+35%矿粉)进行了抗氯离子渗透性试验研究(自然扩散法),同时根据Fick第二定律求解了不同载荷等级、不同腐蚀深度及不同腐蚀时间点下的氯离子扩散系数。结果表明:随着距腐蚀面的距离增大,氯离子浓度值减小,且该值在0~15 mm之间降低较快,在20~40 mm之间趋于稳定,氯离子扩散系数随之线性增大;表层混凝土中(0~5 mm)氯离子的浓度随着腐蚀时间增加而增大,氯离子扩散系数随着腐蚀时间增加而减小;当载荷等级大于50%σc时,随着加载等级增大(在距腐蚀面相同距离处),氯离子浓度增大,氯离子扩散系数增大。     

滨海桩基耐腐蚀性能试验

以青岛某游艇产业园桩基工程为依托,进行桩基混凝土耐腐蚀性能试验研究。通过制备7种不同配合比的桩基混凝土试样,分析了不同龄期混凝土的力学性能,采用RCM法分析混凝土抗氯离子渗透性能,并采用室内176 d模拟加速试验分析其抗硫酸盐腐蚀性能。试验结果表明:桩基混凝土试样随着水灰比的减少、胶材用量的增加,混凝土耐久性得到提高,建议选用水灰比0. 34、胶凝材料用量480 kg/m3进行桩基混凝土的制备;粉煤灰掺入量为15%时可增强混凝土胶凝体系的抗硫酸侵蚀能力,混凝土掺入40%的矿粉后混凝土具有较强的抗氯离子侵蚀性能; 7种配比的混凝土试样28 d氯离子扩散系数均小于6×10~(-12)m~2/s,满足耐久性设计要求;掺高效型外加剂的混凝土试样抗硫酸盐腐蚀性能最优。     

喷射混凝土力学性能、渗透性及耐久性试验研究

试验以采用喷射混凝土单层衬砌结构隧道工程为背景,对不同水胶比、粉煤灰掺量及钢纤维掺量喷射混凝土力学性能、渗透性能进行研究。结果表明 ,喷射混凝土具有高早龄期强度,当养护龄期大于1d时,喷射混凝土强度小于普通混凝土且差值逐渐增大。随着水胶比增大和钢纤维掺量降低,喷射混凝土 强度及渗透性降低;随着粉煤灰掺量增大,喷射混凝土抗压强度先增大后减小,渗透性先减小后增大,劈裂抗拉强度持续增大。同时,对喷射混凝土碳化、 冻融、硫酸盐侵蚀及氯离子侵蚀耐久性能进行研究,并与同配合比普通混凝土进行对比。而后,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热分析及压 汞测孔法(MIP)对侵蚀后喷射混凝土微观结构、侵蚀产物及孔结构进行分析,研究喷射混凝土与普通混凝土耐久性能差异及机理。结果表明：喷射混凝土碳 化、冻融及硫酸盐侵蚀耐久性能优于普通混凝土,但抗氯离子侵蚀性能较普通混凝土弱。钢纤维的加入使喷射混凝土耐久性能提高,但对抗氯离子侵蚀性能 提升不明显。     

材料组成对海洋工程混凝土氯离子渗透性能的影响

以混凝土28d和90d龄期电通量为指标,研究了水灰比、矿物种类与掺量等材料组成对海洋工程混凝土结构抗氯离子腐蚀性能的影响。结果表明,90d龄期的混凝土电通量比28d龄期的小;水灰比越大,混凝土的电通量也越大,混凝土内部氯离子浓度也越高,应尽可能减少海洋工程混凝土的用水量;掺入粉煤灰可提高抗氯离子侵蚀性能,且适合的掺量在35%左右;硅灰的抗氯离子侵蚀性能较好,但成本较高,合适掺量在3%为宜;双掺粉煤灰硅灰能充分利用两者的优势,使混凝土的抗氯离子侵蚀性能得到较大提高。     

铜尾矿粉对水工混凝土性能的影响

为改善水工混凝土耐久性能,文中研究了铜尾矿粉对水工混凝土力学性能、抗渗性能、抗冻性能和抗氯离子渗透性能的影响。结果表明,掺量小于10%的铜尾矿粉可以提高混凝土早期抗压强度,但28 d抗压强度随着铜尾矿粉掺量的增加逐渐下降。混凝土的抗渗性能和抗氯离子渗透性能均随铜尾矿粉掺量增加先减小后增大,铜尾矿粉掺量为10%时,混凝土的抗渗性能和抗氯离子渗透性能最好。随着铜尾矿粉掺量增加,混凝土不同次数冻融循环后的质量损失率均出现先减后增的趋势。     

矿物掺合料对自密实混凝土抗氯离子渗透性能的影响

采用ASTM C1202电通量法研究了矿物掺合料对自密实混凝土工作性能、强度和抗氯离子渗透性能的影响。结果表明,单掺粉煤灰时混凝土试件电通量随粉煤灰掺量的提高先减小后增加,28d龄期时粉煤灰掺量为40%的试件电通量最低,而60d龄期时粉煤灰掺量为50%的试件电通量最低;粉煤灰与矿渣复掺时,混凝土试件电通量随复合掺合料体系中粉煤灰掺量的提高先减小后增加,28d龄期时复掺比例为3:7的试件电通量最低,而60d龄期时复掺比例为5∶5的试件电通量最低;粉煤灰与硅灰复掺时,混凝土试件电通量明显降低,抗氯离子渗透性能显著提高。     

矿渣和石灰石粉双掺对混凝土抗氯离子渗透性能影响的试验

采用RCM法测定混凝土试件的氯离子扩散系数,研究石灰石粉单掺以及矿渣和石灰石粉双掺对混凝土抗氯离子渗透性能的影响。试验表明,混凝土中掺入石灰石粉对其抗氯离子渗透不利;矿渣和石灰石粉双掺能有效降低混凝土的氯离子扩散系数,20%石灰石粉和10%~30%矿渣双掺能大大提高混凝土抗氯离子渗透能力。     

C100超高强高性能混凝土配制技术的试验研究

采用超细矿物掺合料进行C100超高强高性能混凝土配制技术研究。试验结果表明,超细矿渣粉和粉煤灰微珠可有效改善超高强混凝土的工作性、抗压强度和耐久性,满足C100超高强混凝土配制要求,混凝土坍落度不低于180 mm,28 d抗压强度大于110 MPa;单掺矿渣粉混凝土的56 d电通量小于1000 C,84 d氯离子扩散系数小于1.5×10~(-12)m~2/s;单掺粉煤灰微珠混凝土28 d电通量小于700 C,56 d电通量小于500 C,84 d氯离子扩散系数均不大于1.0×10~(-12)m~2/s。所制备的C100混凝土内部结构致密,且胶凝材料用量小于550 kg/m~3,可有效降低混凝土的收缩。